聚豐項目 > 基于STM32的自動跟隨小車
自動跟隨小車系統由兩部分組成:跟隨小車和移動目標攜帶裝置。 工作原理:跟隨小車系統通過無線通信模塊發送尋找信號,同時超聲波接收器開始計時,如果移動目標接收到無線尋找信號,則立即發送超聲波信號。這樣小車的三角超聲波接收器陸續收到超聲波信號,CPU通過每個超聲波模塊接收到的時間,計算出移動目標到3個超聲波接收點的距離,通過三邊定位算法即可確定移動目標的位置。如果計算出來的距離大于設定距離,則控制電機向目標方向移動,如果計算出來的距離小于設定距離,則控制電機停止,從而實現小車的自動跟隨功能。
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團隊成員
耿蜀黍不怪 電路設計師
小車硬件設計:
自動跟隨小車硬件模塊包括控制器模塊、無線收發模塊、超聲波接收模塊、電機及電機驅動模塊、報警模塊、電源模塊組成,下面對每個模塊做具體介紹。
由于跟隨小車需要進行實時目標位置定位計算、無線信號收發處理、電機管理、電源管理等任務 ,采用普通單片機其資源及速度難以滿足使用要求,需要高性能DSP處理器才能夠完成,因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。
無線收發是用來實現同步,當小車發射無線信號,同時人手攜帶裝置接收到無線信號時,人手攜帶裝置發射超聲波。所以本次設計選用NRF2401做為無線收發模塊。
NRF2401各引腳功能為:
(1)CSN:芯片的片選線,CSN為低電平工作。
(2)SCK:芯片控制的時鐘線(SPI時鐘)。
(3)MISO:芯片控制數據線 。
(4)IRQ:中斷信號,無線通信過程中MCU主要是通過IRQ與NRF2401通信。
(5)CE:芯片的模式控制線。
(6)MOSI:芯片控制數據線。
超聲波接收模塊是采用具有單獨接收功能的模塊,如圖所示。其中接收模塊核心部分是由專用超聲波接收集成電路TL852構成的超聲波信號檢測電路,這部分主要完成的是回波的檢測和放大。
直流電機的控制很簡單,性能出眾,直流電源也容易實現。這種直流電機的驅動及控制需要電機驅動模塊進行驅動,采用L298N電源模塊。
系統電源采用7.4V可充電鋰電池。7.4V鋰電池組屬于多串并鋰電池組。
目標攜帶裝置硬件設計:
由于跟隨小車需要進行實時目標位置定位計算、無線信號收發處理、電機管理、電源管理等任務 ,采用普通單片機其資源及速度難以滿足使用要求,需要高性能DSP處理器才能夠完成,因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。
無線收發是用來實現同步,當小車發射無線信號,同時人手攜帶裝置接收到無線信號時,人手攜帶裝置發射超聲波。所以本次設計選用NRF2401做為無線收發模塊。
超聲波發射模塊是采用具有單獨發射功能的模塊,如圖所示。其中發射模塊中的P1 、R4、R5。因為利用了變壓器和發射頭的諧振,好處是能得到近似正弦波。但附帶的問題是:在驅動信號停止后,由于諧振的原因,發射頭還會持續較長時間發射,直至能量在變壓器的次級線包直流電阻上消耗完,這樣就導致在近距離測量時,回波都到了,余波還未結束,導致測量失敗。所以設計了一個余波抑制電路,將變壓器初級構成回路,利用初級較小的電阻快速消耗掉次級的能量。為此,要多占一個MCU的I/O口。而且,由于驅動電壓的原因,必須使用OC(或者開漏)驅動,否則會無法可靠關斷P1,導致正常發射不正常。如果測量的距離較遠,或者覺得余波不影響測量,則不必接這個信號。如若使用,一定要注意和發射驅動信號的配合,不要兩個同時有效,導致發射效率大減。從原理圖上看,如果要提高驅動能量,可以適當提高驅動電壓,但要要注意MOS管的耐壓只有20V,發射頭的最高電壓是80V。
目標攜帶裝置電路連接圖:
小車硬件電路連接圖:
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康多拉: 哪都有你
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吻玫瑰的貓: 能不能問一下你的超聲波怎么控制的嘛?
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苦桔不澀: 你好,我想詳細學習這個電路圖,請問有清楚的電路圖片么,謝謝
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遠征者: 有趣
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tglgjkl: 可以輔導寫份論文嗎?
買一份也行
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惕乾坤: 有聯系方式嗎
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